KR20010013372A - 화학적 및 기계적 평탄화를 위해 사용된 물 및 슬러리연마 재료의 입자 재생 방법 및 장치 - Google Patents

화학적 및 기계적 평탄화를 위해 사용된 물 및 슬러리연마 재료의 입자 재생 방법 및 장치 Download PDF

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코렛게리엘.
로버슨글렌에이.2세
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루시드 트리트먼트 시스템스, 인코포레이티드
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Abstract

연마 부품과 물이 반도체 재료의 평탄화를 위해 사용되는 수성 화학적 기계적 슬러리로부터 재생된다. 슬러리 폐수는 적합하게 중성 pH로 되고, 0℃와 15℃ 사이의 온도로 냉각된다. 슬러리 폐수내의 연마 재료의 입자의 분리 및 덩어리화를 용이하게 하도록 슬러리 폐수에 전위가 인가될 수 있다. 한 실시예에서, 슬러리 폐수는 상온 및 대기압에서 처리 챔버내로 도입되며, 그 후 처리 챔버로부터 분리된 탈리액은, 슬러리 폐수로부터 연마 입자 및 물의 부가 분리 및 수집을 위해, 탈리액내에 포획된 가스를 탈리액의 표면으로 기포화시키도록 진공 챔버내에서 감압된다. 다른 실시예에서, 슬러리 폐수는 하나 이상의 자기 세척 가역 조대 입자 필터 조립체를 통해 여과된다.

Description

화학적 및 기계적 평탄화를 위해 사용된 물 및 슬러리 연마 재료의 입자 재생 방법 및 장치{Method And Apparatus For Recovery Of Water And Slurry Abrasives Used For Chemical And Mechanical Planarization}
반도체 부품은, 레지스터, 캐패시터 및, 트랜지스터 등과 같은 다수의 전기 부품의 제작을 위한 적합한 전기적 특성을 성취하도록 전기 도전성 및 절연성 재료를 적층함으로써 통상 제조된다. 상기 다수의 개별 장치는 마이크로프로세서, 메모리 칩 및, 논리 회로 등의 제조에 사용되기 위해 집적 회로에 일체화된다. 다수의 집적 회로는, 비교적 작은 영역에 다수의 반도체 장치를 제조하기 위해 절연성 및 전기 도전성 재료의 적층에 의해 반도체 웨이퍼 상에 제조될 수 있다.
이러한 반도체 장치 상의 전기 부품의 밀도는, 이러한 반도체 장치 상의 트레이스 라인 폭(trace line widths) 및 소자 크기가 작아짐에 따라 연속적으로 증가되고 있다. 종래, 예를 들면, 이러한 장치 상의 트레이스 라인 폭은 통상 1㎛ 내지 4㎛ 범위였다. 반면, 최근에 산업은 집적 회로의 사용으로 트레이스 라인 폭을 1㎛ 미만으로 감소시키는 현저한 진보를 이룩했다. 현재, 0.35 내지 0.5㎛의 트레이스 라인 폭이 통상적이며, 0.18 내지 0.25㎛의 트레이스 라인 폭을 성취하기 위한 연구가 수행되고 있다. 더욱이, 집적 회로의 통상의 크기는 연속적으로 감소되는 반면, 반도체 웨이퍼에 적용된 층의 수는 증가되는 결과로, 증가된 메모리와 컴퓨터 계산 능력에 대한 요구에 의해 집적 회로 당 반도체 장치의 수는 성취될 수 있는 최고 한계에 이르렀다. 집적 회로 당 반도체 장치의 좁은 트레이스 라인 폭과, 재료의 층의 수의 증가 및 고밀도의 조합은 반도체 장치 상의 불일치에 기인한 고장을 더욱 일으키기 쉬우며, 이러한 반도체 장치가 균일하게 평탄한 표면 및 절연층을 갖는 것이 더욱 중요해졌다.
통상 연마 패드 상에 웨이퍼를 회전시키는 단계와, 회전 척을 통해 압력을 적용하는 단계 및, 계면 활성제 및 연마재 작용을 위해 연마재를 포함하는 수성 화학 슬러리를 연마 패드에 공급하는 단계를 포함하는 화학적 기계적 평탄화(CMP) 방법이 반도체 웨이퍼의 표면을 연마하기 위해 개발되어왔다. 화학 슬러리는 공정 중에 웨이퍼의 다양한 표면을 에칭하는 화학제를 또한 포함한다. 화학적 기계적 슬러리에 사용되는 연마재는 훈증(fumed) 실리카, 세슘 및 알루미나의 입자를 포함한다. 화학적 기계적 슬러리는 또한 안정제 또는 산화제를 포함한다. 훈증 실리카는 통상 칼륨 수산화물 또는 암모늄 수산화물과 같은 안정제와 혼합되며, 반도체 장치 상의 절연 또는 산화층을 연마하는데 통상 사용된다. 세슘 및 알루미나는 통상 질화 제 2 철 또는 과산화수소와 같은 산화제와 혼합되며, 예를 들면 텅스텐, 구리 및 알루미늄과 같은 금속층을 연마하는데 통상 사용된다.
반도체 웨이퍼의 다양한 층으로부터 제거된 슬러리 및 재료는 통상 산업 폐기물로써 처분되는 폐기물을 형성한다. 연마재 부품이 원 폐기물의 8 내지 15%를 구성하며, 나머지는 안정제 또는 산화제 및, 물과 같은 다른 화학제로 구성된다. 원 폐기물은 폐기물의 최종 고형물 농도를 1 내지 1.5%로 하기 위해 헹굼 물로 통상 희석된다. 반면, 산업 폐기물의 용해된 또는 현탁 물질의 처분이 엄격한 지방, 주 및 연방 규제로 인해 중요한 문제가 되고 있으며, 따라서 화학적 기계적 슬러리 내에서 재사용하거나 또는 다른 재이용 또는 처분을 위해 재처리를 가능하게 하며 또한 분리 처분을 위해 중금속 부품의 제거를 가능하게 하기 위해 폐기물로부터 연마재 부품을 제거하는 공정 및 장치를 제공하는 것이 적합하다. 화학적 기계적 평탄화 공정으로부터 탈리액의 재이용을 허용하기 위해 폐기물 탈리액을 처리 및 재생하는 것이 또한 적합하다.
종래의 역삼투 여과법, 원심 분리법, 전기 이동법 등의 기술이 석탄 슬러리, 진흙 및, 금속 플레이팅 공정으로부터의 폐수 등의 통상 직경이 3 내지 4 미크론보다 큰 조대 입자를 포함하는 유체로부터 물의 재생을 위해 사용되었지만, 이 기술은 반도체 제조 및 미세 연삭 산업으로부터의 산업 폐기물에서 발생되는 1 미크론 이하의 교상(colloidal) 현탁물을 처리하는데는 효과적이지 않다. 이러한 기술은 또한 통상 배치(batch) 공정에 한계가 있으며 또한 저 처리량 체적을 가지며, 고 체적, 연속 서비스에 쉽게 적용되지 않는다. 필터는 또한 이러한 폐기물 중의 미세한 현탁 물질을 제거하는데 통상 비용이 많이 들며 비효과적이다. 다른 폐수 처리 공정은, 침전 탱크로부터 탈리액을 가만히 따라내거나 현탁 물질의 제거를 위해, 알칼리 토금속 산화물, 알칼리 토금속 수산화물 및, 양이온성 폴리머 등의 응집 또는 침전제의 첨가 및 pH 중화를 포함한다. 반면, 이러한 침전제의 사용은 반도체 제조 산업을 위한 재생 고형물 및 재생 물의 재이용에 심각한 문제가 제기된다. 이러한 시스템은 거대하며 또한 미세 입자 또는 교상 입자의 제거에 비교적 비효과적인 경향이 있으며, 또한 고 체적, 연속 서비스에 쉽게 적용되지 않는다. 반도체 제조 공정에 의해 발생되는 폐기물의 고 체적 때문에, 반도체 제조 산업으로부터 폐기물을 처리하는 능력이 배치보다는 연속적인 체제가 제공되는 것이 적합하다.
종래 기술은 슬러리를 자극하기 위해, 본질적으로 교상인 경향이 있는 대부분의 슬러리에 통상 적합한 펌프를 사용한다. 이러한 슬러리는 통상 최소 동요로 현탁물 중에 유지된다. 원심 분리 펌프와 같은 펌프의 사용은 침전물의 분쇄를 야기하며, 이 결과 미세 현탁 입자의 레벨이 증가되며, 이에 의해 슬러리로부터의 침전물의 제거가 방해된다. 다이어프램(diaphram) 및 페리스탈틱(peristaltic) 펌프는 통상 작은 입자를 발생시키며, 따라서 슬러리로부터의 고형물의 제거가 또한 방해된다. 따라서, 최소의 동요량으로 처리하기 위해 슬러리를 자극하는, 슬러리로부터 비교적 작은 입자의 분리 및 재생을 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이 또한 적합하다. 본 발명은 이러한 모든 요구와 부합된다.
본 발명은 일반적으로 반도체 웨이퍼의 기계적 및 화학적 처리에 관한 것이며, 특히 나중에 반도체 웨이퍼의 처리에서 사용되는 미세 분할된 현탁 입자를 포함하는 수성 화학적 및 기계적 연마재의 부품의 재생용 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 반도체 웨이퍼의 화학적 및 기계적 평탄화를 위해 사용되는 슬러리 연마재 및 물의 재생을 위한 본 발명의 제 1 실시예의 방법 및 장치의 개략 다이아그램.
도 2는 도 1의 분리 칼럼의 단면도.
도 3a 내지 도 3c는 반도체 웨이퍼의 화학적 및 기계적 평탄화를 위해 사용되는 슬러리 연마재 및 물의 재생을 위한 본 발명의 제 2 실시예의 방법 및 장치의 개략 다이아그램.
도 4는 도 3a의 쇼크 탱크의 단면도.
도 5는 도 3b의 필터 조립체의 개략도.
도 6은 도 5의 필터 조립체의 필터의 단면도.
도 7은 도 3b의 분리 칼럼의 단면도.
간략히, 개괄적으로, 본 발명은 평탄화 공정에서 연마재의 재활용 및 재이용과, 관개용 중수, 역삼투압 시스템용 공정수(make-up water)와 같은 처리 냉각수 등의 폐수의 재이용을 허용하며 또는 폐수의 안전한 처분을 위해, 반도체 재료의 평탄화에 사용되는 수성 화학적 기계적 슬러리로부터 연마재 부품 및 물의 분리 및 재생을 위한 환경 안전 시스템을 제공한다.
따라서, 본 발명은 연마 재료의 입자의 수성 슬러리로부터 연마 재료의 입자를 재생하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명의 방법 및 장치에 있어서, 연마 재료의 입자의 수성 슬러리는 하나 이상의 처리 챔버 또는 분리 칼럼에 도입되며, 0℃와 15℃ 사이의 온도로 냉각되어 입자의 덩어리를 포함하는 수성 슬러리의 부분을 고형물 수집 영역 또는 분리 칼럼의 침전 챔버로 이동시키며, 나머지 수성 슬러리를 탈리액으로서 탈리액 출구를 통해 탈리액 수집 탱크로 유출시킨다. 적합한 실시예에서, 다수의 분리 칼럼이 차례로 연결되어 있다. 적합한 실시예에서, 연마 재료의 입자의 분리 및 덩어리화를 용이하게 하기 위해 연마 재료의 입자의 전기적 특징에 영향을 주도록 분리 칼럼 내의 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 전위가 또한 인가된다. 다음, 수성 슬러리는 분리 칼럼 내에서 나선형 유동 패턴으로 유동하기 위해 노즐을 통해 안내된다. 다음, 입자의 덩어리를 포함하는 고형물 침전 챔버 내의 수성 슬러리의 부분은 수집 탱크로 방출된다. 적합한 실시예에서, 입자의 덩어리를 포함하는 고형물 침전 챔버 내의 수성 슬러리의 부분은 수집 탱크로 주기적으로 방출될 수 있다. 선택적으로, 입자의 덩어리를 포함하는 고형물 침전 챔버 내의 수성 슬러리의 부분은 수집 탱크로 연속적으로 방출될 수 있다.
연마 재료의 입자의 수성 슬러리가 분리 칼럼으로 도입되기 전에, 하나 이상의 중화제가 수성 슬러리의 pH를 중화하기 위해 수성 슬러리에 첨가될 수 있다. 본 발명의 한 적합한 실시예에서, 수성 슬러리의 교반 및 냉각과 함께, 수성 슬러리의 전기적 분극화와 협동하여 수성 슬러리는 초기에 pH 쇼크 처리를 받게된다. 이 실시예에서, 수성 슬러리를 2 내지 4 pH로 산성화하며 쇼크 탱크 내에서 수성 슬러리로 전위를 인가하기 위해 쇼크 탱크가 제공된다. 쇼크 탱크 내의 수성 슬러리는 0℃와 15℃ 사이의 온도로 적합하게 냉각된다. 이 실시예에서, 중화 탱크는 또한 수성 슬러리를 6.5 내지 7.5 pH로 적합하게 중화하기 위해 산성화된 수성 슬러리를 제공한다. 최종 폐수는 중성 pH로 되며, 중수 또는 관개 용수, 처리 냉각수 및, 역삼투압 시스템용 공정수로서 사용될 수 있으며, 적합하게는 산업 폐기물 내에서 안전하게 처분된다. 또한, 슬러리를 제 2 탱크로 진공에 의해 끌어들이기 위한 수단이 적합하게 제공되며, 수성 슬러리를 0℃와 15℃ 사이의 온도로 냉각하기 위한 수단이 제공된다. 본 발명의 적합한 실시예에서, 필터가 또한 비교적 큰 입자를 제거하도록 수성 슬러리를 여과하기 위해 제공되며, 적합하게는 필터는 가역 필터이다. 진공 자극 및 중력의 비충격 본질에 의해, 분리 및 수집을 위한 입자의 덩어리화 및 침전은 본 발명의 방법 및 시스템에서 강화 및 개선된다.
본 발명의 다른 적합한 실시예에서, 수성 슬러리는 나선형 유동 패턴으로 유동되기 위해, 처리 챔버의 종방향 축에 대해 접선 방향으로 처리 챔버의 냉각부로 도입된다. 본 발명의 한 적합한 실시예에서, 수성 슬러리는 상온 및 대기압에서 분리 칼럼내로 도입되며, 탈리액은 탈리액 내에 포획된 기포를 탈리액의 표면으로 상승시키도록 진공 챔버 내에서 감압된다. 본 발명의 다른 적합한 실시예에서, 탈리액을 통해 가스의 기포화를 강화시키도록 가스가 진공 챔버 내에서 탈리액으로 주입된다. 어떤 경우든, 탈리액의 표면으로의 가스의 기포화는 탈리액 내에 잔류하는 몇몇 입자를 충분히 근접시키도록 힘을 가하여 입자는 반 데르 발스 인력에 기인하여 더욱 덩어리화된다. 덩어리된 입자는 탈리액내의 물보다 큰 비중을 가지며, 분리되어 진공 챔버의 저부로 침전되며, 여기서 입자의 덩어리를 포함하는 탈리액의 부분과 함께 진공 챔버로부터 수집 탱크로 방출된다. 탈리액의 나머지는 진공 챔버로부터 탈리액 수집 탱크로 방출될 수 있다.
본 발명의 적합한 실시에에서, 원심 분리기가 처리의 개선된 수행을 제공하기 위해, 탈리액으로부터 무거운 입자와 덩어리된 입자를 연속적으로 분리하는데 사용된다. 이러한 원심 분리기는 "원심력에 의해 액체로부터 미세 고형물 입자의 연속적 분리 방법"이라는 명칭의 동시 계류중인 출원 명세서에 개시되어 있다.
본 발명의 방법 및 장치는, 반도체 제조 산업 및 미세 연삭 작업의 요구에서 발생되는 고 체적의 폐기물을 지지하도록 유량에 연속적으로 근거하여 슬러리 폐기물로부터 고형물을 제거하는 것을 허용한다. 본 발명의 방법 및 장치는 또한 반도체 제조로부터 슬러리 부품의 분리를 위해 제공되므로, 해로운 부산물이 분리 및 제거될 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 양태 및 장점은, 본 발명의 특징의 실시예에 의해 나타낸 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 명백해 질 것이다.
반도체 장치의 배선 및 전기 부품의 밀도가 증가함에 따라, 이러한 장치는 반도체 웨이퍼 상의 표면 불규칙에 기인하여 더욱 고장을 일으키기가 쉬워졌다. 이러한 문제를 해결하도록 반도체 웨이퍼의 표면의 화학적 및 기계적 평탄화를 위해 사용된 종래의 방법은 통상 반도체 웨이퍼의 다양한 층을 연마하기 위해 사용된 슬러리 내의 연마재 및 물의 비경제적인 처분을 초래했다.
따라서, 도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 연마 재료의 입자의 수성 슬러리로부터 연마 재료의 입자를 재생하기 위한 방법 및 장치에 사용된다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에서, 연마 재료의 입자의 수성 슬러리로부터 연마 재료의 입자를 재생하기 위한 장치(10)는 통상 슬러리 폐기물 수집 탱크(14)내의 반도체 재료의 평탄화로부터 제거된 재료 및 연마 입자를 포함하는 수성 화학적 및 기계적 슬러리를 포함하는 입구관(12)으로부터 원 폐기물을 수용한다. 슬러리 폐기물의 유량은 원 폐기물 입구관에 연결된 유량계(16)에 의해 측정된다. 슬러리 폐기물 수집 탱크내의 슬러리 폐기물은 상온 및 대기압의 조건 하에 적합하게 유지되며, 중화 pH로 적합하게 유지된다. 슬러리 폐기물의 산도 및 염기도는 슬러리 폐기물 수집 탱크에 연결된 pH 미터(18)에 의해 측정된다.
수집 탱크 내의 슬러리 폐기물의 pH의 전기 신호 표시는, 슬러리 폐수의 pH에 의존하여 선택된 pH 중화제의 슬러리 폐기물 수집 탱크로의 도입을 제어하기 위한 제어기(19)에 의해 수용된다. 중화제는, 예를 들면 산 저장소(20)로부터 제어기에 의해 제어되는 산 밸브(24)를 통해 분배되는 산, 또는 염기 저장소(22)로부터 제어기에 의해 제어되는 염기 밸브(26)를 통해 분산되는 염기, 또는 pH 완충제를 구비하며, 이는 모두 당업자에게 공지되어 있다. 수집 탱크 내의 슬러리 폐기물은 모터(27)에 의해 구동되는 수집 탱크 내의 교반기(도시 않음)에 의해 통상 교반된다. 슬러리 폐수 및 다른 중화제의 혼합은 소정의 처리를 위해 시간 주기 동안 슬러리 수집 탱크 내에 유지되며, 그 후 부가 처리를 위해 수집 탱크 출구(28)를 통해 방출된다. 선택적으로, 처리된 슬러리 폐수는 수집 탱크 출구(28)를 통해 연속적으로 방출된다.
수집 탱크로부터 처리된 슬러리 폐수의 유동은, 슬러리 폐수의 부가 처리로 안내하는 처리된 슬러리 폐수관(30)과 수집 탱크 출구 사이에 연결된 펌프(29)에 의해 용이하게 된다. 압력계(32) 및 총 용해 고형물 미터(34)가 처리된 슬러리 폐수의 조건을 측정하기 위해 처리된 슬러리 폐수관에 연결될 수 있다.
폐수관에 의해 이송된 처리된 슬러리 폐수는, 처리된 슬러리 폐수를 연마 입자의 조대한 부분을 포함하는 부분 및, 연마 입자의 작은 부분을 포함하는 탈리액 부분으로 분리하기 위해 하나 이상의 처리 챔버 또는 분리 칼럼(36)내로 진공에 의해 적합하게 끌어들여진다. 선택적으로, 슬러리 폐수는 정압에 의해 분리 칼럼을 통해 펌핑될 수 있다. 각각의 분리 칼럼은 처리된 슬러리 폐수를 수용하는 입구(38)와, 슬러리 폐수의 가벼운 탈리액 부분을 위한 탈리액 출구관(40) 및, 연마 입자의 조대한 부분을 포함하는 분리된 슬러리 폐수의 무거운 부분을 위한 저부 고형물 출구(42)를 갖춘다. 도 1a 내지 도 1c에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 적합한 실시예에서, 다수의 분리 칼럼이 차례로 연결되므로, 대부분의 상류 분리 칼럼은 슬러리 폐수 수집 탱크로부터 처리된 슬러리 폐수를 수용하며, 연속적인 하류 분리 칼럼은 상류 분리 칼럼으로부터 슬러리 폐수의 가벼운 탈리액 부분을 수용한다. 대부분의 하류 분리 칼럼 탈리액 출구는 부가 처리를 위해 처리된 탈리액을 이송한다.
도 2를 참조하면, 각각의 분리 칼럼은, 냉각재의 유동을 수행하는 냉각 코일(46)에 의해 둘러싸인 분리 칼럼의 냉각 부분(45)내로 처리된 슬러리 폐수를 도입하기 위한 노즐(44)을 적합하게 갖춘다. 노즐은, 분리 칼럼의 냉각 부분내로 슬러리 폐수의 나선형 또는 원형 유동을 발생시키도록 분리 칼럼의 종방향 축에 접선 방향으로 분리 칼럼의 냉각 부분내로 슬러리 폐수를 적합하게 도입한다. 냉각 코일은, 입자의 덩어리화를 용이하게 하도록 슬러리 폐수를 0℃와 15℃ 사이의 온도로 적합하게 냉각시킨다.
슬러리 폐수는 냉각된 후, 두 개의 충전된 전극판 사이의 정밀 가공된 개구를 통과한다. 음극(48)과 양극(50) 사이의 냉각된 슬러리 폐수의 통과는 입자의 전기적 특성을 변화시키며, 덩어리화시키며, 슬러리 폐수의 탈리액 부분으로부터 입자의 최종 침전물을 분리시킨다. 그 후, 슬러리 폐수는 슬러리 폐수의 나선형 또는 원형 유동을 발생시키도록 분리 칼럼의 종방향 축에 접선 방향으로 슬러리 폐수를 도입하는 제 2 노즐(52)을 통과하며, 수성 슬러리내에 잔류되는 탈리액이 탈리액 출구(40)를 통해 유출되는 동안, 입자의 덩어리 또는 침전물을 포함하는 수성 슬러리의 부분을 분리 칼럼의 고형물 침전 챔버(54)로 이동시킨다.
고형물 출구 밸브(56)는 저부 고형물 출구(42)로부터의 유동 제어를 허용하므로, 입자의 덩어리를 포함하는 고형물 침전 챔버내의 수성 슬러리의 부분은 고형물 침전 챔버로부터 고형물 출구관(58)을 통해 고형물 수집 탱크(60)로 주기적 또는 연속적으로 적합하게 방출된다. 본 발명의 적합한 실시예에서, 다수의 분리 칼럼은, 탈리액이 하나의 분리 칼럼의 탈리액 출구로부터 다음의 분리 칼럼의 입구로 연속적으로 통과되어 연속적인 최종의 분리 칼럼의 탈리액 출구가 부가 처리 및 수집을 위해 탈리액을 이송시키도록 연결된다.
본 발명의 한 적합한 실시예에서, 분리 칼럼으로부터의 탈리액은 탈리액 관(61)을 경유하여 진공원(64)에 연결된 하나 이상의 진공 챔버(62)로 통과된다. 탈리액 관내의 탈리액의 온도 및 압력은, 원한다면 온도 및 압력 센서에 의해 측정된다. 본 발명의 한 적합한 실시예에서, 수성 슬러리는 상온 및 대기압에서 처리 챔버내로 도입된다. 본 발명의 적한한 실시예에서, 분리 칼럼으로부터의 탈리액 관은 다수의 진공 챔버로의 입구(66)에 연결되며, 각각의 진공 챔버는 탈리액 수집 탱크(74)로의 입구(72)로 안내되는 탈리액 출구관(70)을 갖춘다. 진공 챔버내의 탈리액이 압력의 감소를 받을 때, 탈리액내에 포획된 가스는 탈리액의 표면으로 기포를 형성한다. 탈리액의 표면으로의 가스의 기포는, 입자 사이의 반 데르 발스 인력에 기인하여 입자의 부가 덩어리화를 초래하도록 탈리액내의 입자를 근접시킨다고 고려된다. 덩어리된 입자는 탈리액내의 물보다 높은 비중을 가지며, 이는 덩어리된 입자를 분리하여 진공 챔버의 저부로 침전시킨다. 선택적으로, 맑은 건공기, 산소 또는 질소와 같은 가스는, 예를 들면 탈리액을 통한 가스의 기포를 더욱 강화시키도록 진공 챔버내의 탈리액내로 소량 주입될 수 있다.
각각의 진공 챔버의 저부로부터 안내되는 고형물 출구관(76)은 고형물 수집 탱크로 안내되는 고형물 관(78)에 연결된다. 본 발명의 적합한 실시예에서, 고형물 수집 탱크로부터의 출구관(80)은 수집된 고형물 및 액체를 이송시키도록 원심 분리기(82)에 연결된다. 액체는 원심 분리기로부터 탈리액 수집 탱크(74)로 통과된다. 고형물 수집 탱크(60)로부터의 액체는, 원심 분리기로부터의 고형물 출구 관(87)을 경유하여 원심 분리기로부터 농축된 고형물을 또한 수용하는 필터 프레스(86)로 유체관(84)을 통해 통과된다. 고형물은 필터 프레스(86)로부터의 고형 폐기물 관(88)을 경유하여 최종적으로 수집된다. 원심 분리기로부터의 탈리액은 탈리액 출구관(90)을 경유하여 액체 수집 탱크(74)로 유동한다. 탈리액의 pH는 탈리액 수집 탱크에 연결된 pH 미터(92)에 의해 측정된다. 탈리액은 출구(94)를 통해 수집될 수 있으며, 관(98)을 통해 탈리액 출구(102)를 갖춘 하나 이상의 유지 탱크(100)로 펌프(96)에 의해 펌핑될 수 있으며, 탈리액의 품질 및 양은, 예를 들면 pH 미터(104), 총 용해 고형물 미터(106), 탁도계(108) 및, 유량계(110)에 의해 측정될 수 있다.
도 3a 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 적합한 제 2 실시예에서, 연마 재료의 입자의 수성 슬러리로부터의 연마 재료의 입자를 재생하기 위한 장치(210)는, pH 쇼크 탱크(214)내의 반도체 재료의 평탄화로부터 제거된 연마 입자 및 재료를 포함하는 수성 화학적 및 기계적 슬러리를 포함하는 입구관(212)으로부터의 원 폐기물을 통상 수용한다. 슬러리 폐기물의 유량은 원 폐기물 입구관에 연결된 유량계(216)에 의해 측정될 수 있다. 슬러리 폐기물 pH 쇼크 탱크내의 슬러리 폐기물은 상온 및 대기압 조건 하에 적합하게 유지되며, 2 내지 4 pH로 적합하게 유지된다. 슬러리 폐기물의 pH는 도 3a에 나타낸 바와 같이, 슬러리 폐기물 pH 쇼크 탱크에 연결된 pH 미터(218)에 의해 적합하게 측정된다.
도 3a 내지 도 3c 및 도 4를 참조하면, pH 쇼크 탱크내의 슬러리 폐기물의 pH의 전기 신호 표시는, HCl과 같은 산의 슬러리 폐기물 pH 쇼크 탱크로의 도입을 제어하기 위한 제어기(219) 및 슬러리 폐수의 pH에 의존한 양으로 다른 pH 제어 수단에 의해 수용될 수 있다. 산은 제어기에 의해 제어되는 산 밸브(224)를 통해 산 저장소(220)로부터 분배되며, 염기는 제어기 또는 pH 완충제에 의해 제어되는 염기 밸브(226)를 통해 염기 저장소(222)로부터 분배된다. pH 쇼크 탱크내의 슬러리 폐기물은 모터(227)에 의해 구동되는 pH 쇼크 탱크내의 교반기(221)에 의해 통상 교반된다. 슬러리 폐수와 중화제의 혼합물은 소정의 처리를 위해 시간 주기 동안 슬러리 pH 쇼크 탱크내에 유지되며 약 1시간까지의 시간 주기 동안 쇼크 탱크내에 통상 유지된다. 그 후, 산화된 수성 슬러리는 부가 처리를 위해 pH 쇼크 탱크 출구(228)를 통해 pH 밸런스 탱크(214')로 방출된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 슬러리 폐기물 pH 쇼크 탱크(214)는, 입자의 덩어리화 및 침전을 용이하게 하도록 입자의 전기적 특성을 변화시키기 위해 산화된 수성 슬러리를 통해 전위를 가하기 위한 캐소드로서 또한 작용하는 교반기 샤프트(223)의 단부에서 교반기(221) 프로펠러를 갖춘다. 와이어 메시 애노드 그리드(wire mesh anode grid)(225)가 교반기 샤프트 캐소드 주위의 쇼크 탱크내에 배치되며, 애노드로서 또한 작용하는 쇼크 탱크의 기부와 전기적으로 연결된다. 쇼크 탱크내의 수성 슬러리에 인가된 전압은, 더 높은 전압이 더 효과적이긴 하지만, 통상 12 내지 5,500 볼트이다. 쇼크 탱크는 내부의 과잉 수성 슬러리의 제거를 위한 탈리액 유출 출구(229)를 또한 갖춘다. 냉각 처리 챔버를 위한 코일과 유사한 코일의 통상적인 냉각 재킷(도시않음)이 수성 슬러리를 0℃와 15℃ 사이의 온도 범위로 냉각하도록 pH 쇼크 탱크 주위에 적합하게 사용된다. 전기 이동법은, 분리 애노드 그리드를 통해 입자를 구동시키면서, pH 쇼크 탱크 내에서 방사상으로 성취된다. 메시 그리드 내부의 교반 구역의 외부에서, 입자는 덩어리화되며 탱크의 저부로 낙하되며, 탱크의 저부에서 애노드 판에 의해 탱크의 저부로 끌어들여진다. 덩어리화 공정은 수성 슬러리를 0℃와 15℃ 사이의 온도로 냉각시킴으로써 강화되며, 이는 전기 이동 공정에 의해 야기된 대류 혼합 및 주울 가열(Joule heating)의 효과를 감소시킨다. 탈리액은 또한, 공정의 다른 부분으로부터 탈리액과 함께 중화 및 재활용되도록 pH 쇼크 탱크의 상부로부터 끌어당겨진다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 산화된 고형물 및 액체 용액은 pH 쇼크 탱크의 저부로부터 진공 하에 pH 밸런스 탱크(214')로 끌어들여지며, 입구관(212')을 경유하여 수용된 미처리 폐기물 슬러리 및, pH 밸런스 탱크에 첨가된 중화제와 혼합된다. pH 밸런스 탱크내의 슬러리 폐기물의 pH의 전기적 신호 표시는, 슬러리 폐수의 pH에 의존하여 선택된 pH 중화제의 슬러리 폐기물 pH 밸런스 탱크내로의 도입을 제어하기 위한 제어기(219')에 의해 수용될 수 있다. 중화제는, 예를 들면 제어기에 의해 제어되는 산 밸브(224')를 통해 산 저장소(220')로부터 분배되는 HCl과 같은 산, 또는 제어기에 의해 제어되는 염기 밸브(226')을 통해 염기 저장소(222')로부터 분배되는 중탄산 나트륨(Na2CO3)과 같은 염기, 또는 완충제를 구비하며, 이는 당업자에게 잘 알려진 것이다. pH 밸런스 탱크내의 슬러리 폐기물은 모터(227')에 의해 구동되는 pH 밸런스 탱크내의 교반기(221')에 의해 통상 교반된다. 슬러리 폐수와 중화제의 혼합물은 소정의 처리를 위해 시간 기간 동안 pH 밸런스 탱크내에 유지되며, 그 후 부가 처리를 위해 pH 밸런스 탱크 출구(228')를 통해 연속적으로 배출될 수 있다. 냉각 처리 챔버와 pH 쇼크 탱크를 위한 코일과 유사한 코일의 통상적인 냉각 재킷(도시않음)은 덩어리화의 속도를 증가시키기 위해 pH 중화된 수성 슬러리를 0℃와 15℃ 사이의 온도 범위로 유지하도록 pH 밸런스 탱크 주위에 적합하게 사용된다. 교반기의 동요 구역의 외부에는 덩어리된 입자가 pH 밸런스 탱크의 저부로 낙하된다.
그 후, 도 3b 및 도 5에 나타낸 바와 같이, pH 밸런스 탱크로부터의 폐수는 진공 하에 제 1 자기 세척 가역 조대 입자 필터 조립체(230)로 적합하게 끌어당겨지며, 그 후, 필터 조립체(230)와 동일한 제 2 자기 세척 가역 필터 조립체(230')로 적합하게 끌어당겨진다. 상기 필터 조립체(230,230')는 도 5에 나타낸 필터 조립체(230)를 참조하여 상세히 설명될 것이다. 자기 세척 조대 입자 필터는, 조대 입자를 포획하는 다층 필터 재료를 포함하는 필터를 통해 유체 유동을 강제시킴으로써 작동된다. 시간 간격 후, 유동은 필터를 통해 전환되며, 초기에 여과재내에 포획된 조대 입자를 유동시키며 수집 챔버로 낙하되도록 한다. 이러한 공정을 반복함에 의해, 필터는 조대 입자를 수집하며, 빈번한 필터 교체 요구를 감소시킨다.
따라서, pH 밸런스 탱크 출구로부터의 폐수는, 두 개의 필터 다기관(233a, 233b) 사이에 연결된 필터(232)를 통해 pH 중화된 슬러리의 유동을 안내하기 위해 개방 및 폐쇄되는 입구(256)에 연결된 일련의 유동 제어 밸브(231a 내지 231f)를 포함하는 필터 조립체의 필터 조립체 입구(256)에 연결된다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 적합한 실시예에서, 필터는, 외부층에서 최고로 거칠며 내부층에서 최고로 미세한 여과재의 구배로, 대칭 배치된 일련의 여과재(234a 내지 234g)의 층을 포함한다. 따라서, 필터는, 최내부의 미세한 여과재(234d)의 각각의 측상에 인접 매개 및 미세 여과재(234c,234e)에 의해 각각 이어지는 중간 여과재(234b, 234f)에 각각 인접한 두 개의 외부 조대 여과재(234a,234g)를 포함한다. 여과재의 다른 유사한 배치도 또한 적합하다. 따라서, 작동 중에, 필터 조립체는, 필터로부터 조대 입자를 분출시키도록 유동 방향을 필터를 통해 주기적으로 전환시키는 것을 허용하며, 필터 조립체 고형물 출구(258)를 통해 조대 입자가 방출되는 것을 허용하도록 두 개의 배치 중 하나에서 작동될 수 있다. 여과된 탈리액은 탈리액 출구(235)를 통해 상방 유동된다. 필터의 우측으로 조대 입자를 수집하기 위한 시간 기간 후, 밸브 배치는, 조대 입자가 고형물 출구(238)를 통해 우측으로 분출되도록 밸브(231a,231c,231e)는 폐쇄되고, 밸브(231d)는 일시적으로 개방되며 밸브(231f)는 일시적으로 폐쇄되는 전환 분출 배치로 변화된다. 그 후, 필터를 통해 좌측에서 우측으로 그리고 탈리액 출구(235)를 통해 상향으로 유동되는 정상 제 2 유동 배치로 유동되도록 밸브(231d)는 폐쇄되며 밸브(231f)는 개방된다. 필터의 좌측으로 조대 입자를 수집하기 위한 시간 기간 후, 밸브 배치는, 우측으로부터 좌측으로 필터를 통해 유동되도록 밸브(231b,231d,231f)는 폐쇄되고 밸브(231c)는 개방되며, 조대 입자가 고형물 출구(258)를 통해 좌측으로 분출되도록 밸브(231a)는 일시적으로 개방되며 밸브(231e)는 일시적으로 폐쇄되는 필터의 분출을 위한 원래 유동 배치로 재차 전환된다. 그 후, 우측으로부터 좌측으로 필터를 통해 유동되며, 여과된 탈리액이 탈리액 출구(235)를 통해 유동되도록 허용하는 정상 제 1 유동 배치로 밸브(231a, 231b,231d,231f)는 폐쇄되며 밸브(231c,231e)는 개방된다.
폐수관에 의해 이송되는 처리된 슬러리 폐수는, 처리된 슬러리 폐수를 연마 입자의 큰 부분과, 연마 입자의 작은 부분을 포함하는 탈리액으로 분리하기 위해 입구(238)를 통해 하나 이상의 처리 챔버 또는 분리 칼럼(236)으로 진공에 의해 끌어당겨진다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 적합한 실시예에서, 다수의 분리 칼럼은 차례로 연결되므로, 최상류 분리 칼럼은 슬러리 폐수 수집 탱크로부터 처리된 슬러리 폐수를 수용하며, 연속되는 하류 분리 칼럼은 상류 분리 칼럼으로부터 슬러리 폐수의 가벼운 탈리액 부분을 수용한다. 최하류 분리 칼럼 탈리액 출구는 부가 처리 및 수집을 위해 처리된 탈리액을 이송한다. 각각의 분리 칼럼은, 처리된 슬러리 폐수를 수용하기 위한 입구(238)와, 슬러리 폐수의 가벼운 탈리액 부분을 위한 탈리액 출구관(240) 및, 연마 입자의 큰 부분을 포함하는 분리된 슬러리 폐수의 무거운 부분을 위한 저부 고형물 출구(242)를 갖춘다.
도 7을 참조하면, 각각의 분리 칼럼은, 냉각재 유동을 수행하는 냉각 코일(46)에 의해 둘러싸인 분리 칼럼의 냉각 부분(45)내로 처리된 슬러리 폐수를 도입하기 위한 고형물 출구 단부캡(255)과 탈리액 출구 단부캡(257)을 통상 갖춘다. 입구로부터 유동된 수성 슬러리를 수용하는 노즐(252)은, 분리 칼럼의 냉각 부분내에 슬러리 폐수의 나선형 또는 원형 유동을 발생시키도록 접선 방향으로 분리 칼럼의 냉각 부분내로 슬러리 폐수를 적합하게 도입한다. 냉각 코일은, 입자의 덩어리화를 용이하게 하도록 슬러리 폐수를 0℃와 15℃ 사이의 온도로 적합하게 냉각시켜, 입자의 덩어리 또는 침전물을 포함하는 수성 슬러리의 부분을 분리 칼럼의 저부에서 침전물로부터 고형물 침전 챔버(254)로 낙하시키며, 반면 수성 슬러리내에 잔류하는 탈리액은 탈리액 출구(240)를 통해 유출된다. 축적된 고형물은 주기적으로 제거되거나, 진공에 의해 분리 칼럼으로부터 조대 고형물 수집 탱크(260)로 연속적으로 끌어당겨진다.
도 3a 내지 도 3c 및 도 7을 참조하면, 고형물 출구 밸브(256)는 저부 솔리드 출구(242)로부터의 유동의 제어를 허용하므로, 입자의 덩어리를 포함하는 고형물 침전 챔버내의 수성 슬러리의 부분은 고형물 침전 챔버로부터 고형물 출구관(258)을 통해 조대 고형물 수집 탱크(260)로 주기적 또는 연속적으로 원하는 만큼 방출된다. 본 발명의 적합한 실시예에서, 고형물 출구관(258)으로부터의 폐수는 진공원(264)에 연결된 진공 중력 용기(261)에 의해 조대 고형물 수집 탱크로 끌어당겨진다. 조대 고형물 수집 탱크는, 유체 유동이 분리 칼럼을 통해 계속되는 동안 비워질 수 있다.
본 발명의 적합한 실시예에서, 분리 칼럼으로부터의 탈리액은 탈리액 출구관(240)을 경유하여 진공원(264)에 연결된 하나 이상의 진공 중력 용기(262)로 통과된다. 본 발명의 적합한 실시예에서, 수성 슬러리는 상온 및 대기압에서 처리 챔버내로 도입된다. 본 발명의 적합한 실시예에서, 분리 칼럼으로부터의 탈리액 관은 다수의 진공 중력 용기로의 입구(266)에 연결되며, 각각의 중력 용기는, 출구(272)를 갖춘 미세 슬러지 수집 탱크(270)에 연결된 탈리액 출구(268)를 갖춘다.
고형물 수집 탱크로부터의 출구관(280)은 조대 고형물 수집 탱크의 출구로부터 수집된 고형물와, 미세 슬러지 수집 탱크로부터 미세 슬러지와, 조대 슬러지내에 잔류하는 액체 및, 원심 분리기(282)로 미세 슬러지를 이송시키도록 연결된다. 원심 분리기내에서 분리된 가벼운 액체는 탈리액 수집 탱크(274)로 안내된다. 농축된 고형물은 원심 분리기로부터 고형물 출구관(287)을 경유하여 건조기(286)로 안내된다. 고형물은 건조기로부터 고형물 폐기물 관(288)을 경유하여 최종적으로 수집된다. 원심 분리기로부터의 탈리액은 탈리액 출구관(290)을 경유하여 탈리액 수집 탱크(274)로 유동된다. 탈리액은, 원심 분리기로부터 선택적 자외선 광원과, 용해 고형물을 제거하기 위한 이온 교환 수지 비드를 통해 최종 처리를 위해 탈리액 수집 탱크내로 끌어당겨진다. 탈리액의 pH 및 총 용해 고형물은, 탈리액 수집 탱크에 연결된 총 용해 고형물 측정 스테이션(293)과 pH 미터(292)에 의해 각각 측정된다. 탈리액은 출구(294)를 통해 수집되며, 하나 이상의 필터(297)를 갖춘 관(298)을 통해 펌프(296)에 의해 펌핑된다.
실리카 기초 및 TEOS 기초 슬러리의 경우, 침전된 재료는 슬러리내의 실리콘 또는 TEOS의 재이용을 위해 재생될 수 있다. 알루미나 기초 슬러리의 경우, 침전된 재료는 슬러리내의 실리콘의 재이용을 위해 또한 재생될 수 있다. 금속 불순물에 기인하여, 알루미나 기초 슬러리는 반도체 산업에서 사용되기 위해 재생될 수 있다. TEOS 또는 실리카 기초 및 알루미나 또는 세슘 기초 슬러리가 결합되는 경우, 침전 재료는 재이용 또는 처분을 위해 알루미나 기초 고형물로서 처리된다. 실리콘, 알루미나 및, 다른 금속의 재이용 또는 처분과, 이러한 재이용을 위해 요구되는 순도는 슬러리 제조의 당업자에게 공지되어 있다.
본 발명의 특정 형태를 나타내고 설명하였지만, 다양한 변경이 본 발명의 정신 및 범위를 일탈하지 않고 형성될 수 있다는 것은 명백하다. 따라서, 본 발명의 제한되는 것은 아니며, 단지 청구항에 의해서만 제한된다.

Claims (62)

  1. 연마 재료의 입자의 수성 슬러리로부터 연마 재료의 입자 재생 방법에 있어서,
    연마 재료의 입자의 수성 슬러리를 처리 챔버내로 도입하는 단계와;
    상기 입자의 덩어리를 포함하는 상기 수성 슬러리의 부분을 상기 처리 챔버의 수집 영역으로 이동시키며, 상기 수성 슬러리의 나머지를 탈리액으로서 탈리액 출구를 통해 유출시키도록 상기 처리 챔버내의 상기 수성 슬러리를 0℃와 15℃ 사이의 온도로 냉각하는 단계 및;
    상기 입자의 덩어리를 포함하는 상기 수성 슬러리의 상기 부분을 수집 영역으로부터 수집 탱크로 방출하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 처리 챔버내의 제 1 전극과 제 2 전극 사이에서 상기 수성 슬러리에 전위를 인가하는 단계를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 수성 슬러리를 상기 처리 챔버를 통해 나선형 유동 패턴으로 유동시키도록 상기 처리 챔버내의 노즐을 통해 상기 수성 슬러리를 통과시키는 단계를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 수성 슬러리는 상온 및 대기압에서 상기 처리 챔버내로 도입되며, 상기 탈리액을 상기 탈리액 출구를 통해 진공 챔버로 배출하는 단계와, 상기 탈리액내에 포획된 기포를 상기 탈리액의 표면으로 상승시키도록 상기 진공 챔버내의 탈리액을 감압시키는 단계를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 수성 슬러리의 pH를 중화시키기 위해, 상기 처리 챔버내로 상기 수성 슬러리를 도입하는 단계에 앞서 상기 수성 슬러리에 중화제를 첨가하는 단계를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 처리 챔버내로 상기 연마 재료의 입자의 수성 슬러리를 도입하는 단계는, 상기 수성 슬러리를 상기 처리 챔버를 통해 나선형 유동 패턴으로 유동시키기 위해 상기 수성 슬러리를 접선 방향으로 상기 처리 챔버내로 도입하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 수성 슬러리는 상온 및 대기압에서 상기 처리 챔버내로 도입되며, 상기 탈리액을 진공 챔버로 통과시키는 단계와, 상기 탈리액내에 포획된 가스를 상기 탈리액의 표면으로 기포화시키도록 상기 진공 챔버를 진공원과 유체 연통으로 연결하는 단계를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 탈리액을 상기 진공 챔버로 통과시키는 단계는 상기 탈리액내로 가스를 주입하는 단계를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 입자의 덩어리를 포함하는 상기 탈리액의 부분을 상기 진공 챔버로부터 상기 수집 탱크로 방출하는 단계와, 상기 탈리액의 나머지를 상기 진공 챔버로부터 탈리액 수집 탱크로 방출하는 단계를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 입자의 덩어리를 포함하는 상기 수성 슬러리의 부분을 방출하는 단계는 상기 입자의 덩어리를 포함하는 상기 수성 슬러리의 부분을 주기적으로 방출하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 입자의 덩어리를 포함하는 상기 수성 슬러리의 부분을 방출하는 단계는 상기 입자의 덩어리를 포함하는 상기 수성 슬러리의 부분을 연속적으로 방출하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 입자의 덩어리를 포함하는 상기 수성 슬러리의 부분을 방출하는 단계는 상기 입자의 덩어리를 포함하는 상기 수성 슬러리의 부분을 상기 수집 탱크로부터 탈리액 부분과 상기 입자의 덩어리를 포함하는 부분으로 분리하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 입자의 덩어리를 포함하는 상기 수성 슬러리를 상기 수집 탱크로부터 상기 입자의 덩어리를 포함하는 상기 수성 슬러리의 무거운 부분과 가벼운 탈리액 부분으로 분리하는 단계를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 챔버내에 상기 수성 슬러리의 도입에 앞서, 상기 수성 슬러리를 제 1 탱크내로 도입하며, 상기 수성 슬러리를 산화하는 단계 및:
    상기 산화된 수성 슬러리를 제 2 탱크내로 도입하며 상기 수성 슬러리를 중화하는 단계를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 수성 슬러리 산화 단계는 상기 수성 슬러리를 2 내지 4 범위의 pH로 산화하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 수성 슬러리 산화 단계는 상기 연마 재료의 입자의 전기 이동 분리를 초래하도록 제 1 전극과 제 2 전극 사이에서 상기 수성 슬러리에 전위를 인가하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 전위 인가 단계는 상기 수성 슬러리에 12 내지 5,500 볼트의 전압을 인가하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 수성 슬러리 산화 단계는 1 시간까지의 시간 주기 동안 상기 수성 슬러리를 교반하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 수성 슬러리 산화 단계는 상기 수성 슬러리를 0 ℃와 15℃ 사이의 온도로 냉각하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 수성 슬러리를 제 2 탱크내로 도입하는 단계는 상기 슬러리를 진공에 의해 상기 제 2 탱크내로 끌어들이는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  21. 제 14 항에 있어서, 상기 수성 슬러리 중화 단계는 상기 수성 슬러리를 6.5 내지 7.5 pH로 중화하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  22. 제 14 항에 있어서, 상기 수성 슬러리 중화 단계는 상기 수성 슬러리를 0℃ 와 15℃ 사이의 온도로 냉각하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  23. 제 14 항에 있어서, 상기 수성 슬러리 중화 단계 후에 비교적 큰 입자를 제거하도록 상기 수성 슬러리를 여과하는 단계를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  24. 연마 재료의 입자의 수성 슬러리로부터 연마 재료의 입자 재생 방법에 있어서,
    상기 수성 슬러리를 0℃와 15℃ 사이의 온도로 냉각하는 단계와;
    상기 수성 슬러리의 탈리액 부분으로부터 연마 재료의 덩어리된 입자를 분리하는 단계 및;
    상기 연마 재료의 입자의 덩어리를 수집하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 연마 재료의 입자를 덩어리화하도록 상기 수성 슬러리에 전위를 인가하는 단계를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 탈리액내에 포획된 가스를 상기 탈리액의 표면으로 기포화시키도록 상기 수성 슬러리의 상기 탈리액 부분을 감압시키는 단계를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  27. 제 24 항에 있어서, 상기 수성 슬러리의 pH를 중화화기 위해, 상기 냉각 단계에 앞서 상기 수성 슬러리에 중화제를 첨가하는 단계를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  28. 제 24 항에 있어서, 상기 수성 슬러리 냉각 단계는 상기 수성 슬러리를 처리 챔버를 통해 나선형 유동 패턴으로 유동시키기 위해 상기 수성 슬러리를 접선 방향으로 상기 처리 챔버내로 도입하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 수성 슬러리는 상온 및 대기압에서 상기 처리 챔버내로 도입되며, 상기 탈리액을 진공 챔버로 통과시키는 단계와, 상기 탈리액내에 포획된 가스를 상기 탈리액의 표면으로 기포화시키도록 상기 진공 챔버를 진공원에 유체 연통으로 연결시키는 단계를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 진공 챔버로 상기 탈리액을 통과시키는 단계는 상기 탈리액내로 가스를 주입하는 단계를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 입자의 덩어리를 포함하는 상기 탈리액의 부분을 상기 진공 챔버로부터 수집 탱크로 방출하는 단계와, 상기 탈리액의 나머지를 상기 진공 챔버로부터 탈리액 수집 탱크로 방출하는 단계를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  32. 제 24 항에 있어서, 상기 입자의 덩어리를 포함하는 상기 수성 슬러리의 부분을 방출하는 단계는 상기 입자의 덩어리를 포함하는 상기 수성 슬러리의 부분을 상기 수집 탱크로부터 상기 입자의 덩어리를 포함하는 부분과 탈리액 부분으로 분리하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  33. 제 24 항에 있어서,
    상기 수성 슬러리 냉각 단계에 앞서 상기 수성 슬러리를 산화하는 단계 및;
    상기 수성 슬러리의 pH를 중화하는 단계를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 수성 슬러리 산화 단계는 상기 수성 슬러리를 2 내지 4 범위의 pH로 산화하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  35. 제 33 항에 있어서, 상기 수성 슬러리 산화 단계는 상기 연마 재료의 입자의 전기 이동 분리를 초래하도록 제 1 전극과 제 2 전극 사이에서 상기 수성 슬러리에 전위를 인가하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 전위 인가 단계는 상기 수성 슬러리에 12 내지 5,500 볼트의 전압을 인가하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  37. 제 33 항에 있어서, 상기 수성 슬러리 산화 단계는 1 시간까지의 시간 주기 동안 상기 수성 슬러리를 교반하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  38. 제 33 항에 있어서, 상기 수성 슬러리 산화 단계는 상기 수성 슬러리를 0℃와 15℃ 사이의 온도로 냉각하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  39. 제 33 항에 있어서, 상기 수성 슬러리 중화 단계는 상기 수성 슬러리를 진공에 의해 탱크내로 끌어들이는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  40. 제 33 항에 있어서, 상기 수성 슬러리 중화 단계는 6.5 내지 7.5의 pH로 상기 수성 슬러리를 중화하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  41. 제 33 항에 있어서, 상기 수성 슬러리 중화 단계는 상기 수성 슬러리를 0℃와 15℃ 사이의 온도로 냉각하는 단계를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  42. 제 33 항에 있어서, 상기 수성 슬러리 중화 단계 후에 비교적 큰 입자를 제거하도록 상기 수성 슬러리를 여과하는 단계를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 방법.
  43. 연마 재료의 입자의 수성 슬러리로부터 연마 재료의 입자 재생 장치에 있어서,
    연마 재료의 입자의 수성 슬러리를 수용하며, 입구와, 상기 수성 슬러리로부터 입자의 덩어리를 위한 수집 영역과, 탈리액을 위한 제 1 출구 및, 분리 칼럼의 상기 수집 영역으로부터 상기 입자의 덩어리를 포함하는 상기 수성 슬러리의 부분을 방출하기 위한 상기 분리 칼럼내의 제 2 출구를 구비하는 분리 칼럼 및;
    상기 입자의 덩어리를 포함하는 상기 수성 슬러리의 부분을 상기 분리 칼럼의 상기 수집 영역으로 이동시키며, 상기 수성 슬러리의 나머지를 탈리액으로서 상기 탈리액 출구를 통해 유출시키도록 상기 분리 칼럼내의 상기 수성 슬러리를 0℃와 15℃ 사이의 온도로 냉각하기 위해 상기 분리 칼럼과 열 접촉 배치된 냉각 코일을 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  44. 제 43 항에 있어서, 상기 분리 칼럼의 상기 수집 영역으로부터 상기 입자의 덩어리를 수용하기 위한 입자 수집 탱크를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  45. 제 43 항에 있어서, 상기 분리 칼럼에서 상기 수성 슬러리에 전위를 인가하기 위한 한 쌍의 전극을 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  46. 제 43 항에 있어서, 상기 수성 슬러리를 상기 분리 칼럼을 통해 나선형 유동 패턴으로 유동하도록 안내하기 위해 상기 분리 칼럼내에 배치된 노즐을 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  47. 제 43 항에 있어서, 상기 수성 슬러리의 pH를 중화하도록 상기 분리 칼럼의 상류의 상기 수성 슬러리에 중화제를 첨가하기 위한 수단을 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  48. 제 43 항에 있어서, 상기 수성 슬러리를 상기 분리 칼럼을 통해 나선형 유동 패턴으로 유동시키기 위해 상기 수성 슬러리를 접선 방향으로 상기 분리 칼럼내로 도입하기 위한 노즐을 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  49. 제 43 항에 있어서, 상기 탈리액을 진공 챔버로 배출시키며, 상기 탈리액내에 포획된 가스를 상기 탈리액의 표면으로 기포화시키도록 감압으로 상기 진공 챔버를 연결하기 위한 탈리액 출구를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  50. 제 43 항에 있어서, 상기 탈리액내에 포획된 가스를 상기 탈리액의 표면으로 기포화시키도록 진공원과 유체 연통되어 연결된 진공 챔버에 상기 탈리액을 배출하기 위한 탈리액 출구를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  51. 제 50 항에 있어서, 상기 탈리액내로 가스를 주입하기 위한 수단을 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  52. 제 50 항에 있어서, 상기 진공 챔버는 상기 입자의 덩어리를 포함하는 상기 탈리액의 부분을 상기 진공 챔버로부터 상기 입자 수집 탱크로 방출하기 위한 고형물 출구와, 상기 탈리액의 나머지를 상기 진공 챔버로부터 탈리액 수집 탱크로 방출하기 위한 탈리액 출구를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  53. 제 43 항에 있어서, 상기 입자 수집 탱크는 상기 입자의 덩어리를 포함하는 상기 수성 슬러리의 부분을 상기 입자 수집 탱크로부터 배출하기 위한 제 1 출구와, 상기 수성 슬러리의 탈리액 부분을 상기 입자 수집 탱크로부터 배출하기 위한 제 2 출구를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  54. 제 43 항에 있어서, 상기 입자 수집 탱크내의 상기 입자를 상기 입자 수집 탱크내의 액체로부터 분리하며, 상기 액체를 탈리액으로서 상기 탈리액 수집 탱크로 방출시키기 위한 원심 분리기를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  55. 제 43 항에 있어서, 상기 슬러리를 진공에 의해 상기 처리 챔버내로 끌어들이기 위한 수단을 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  56. 제 43 항에 있어서, 상기 처리 챔버내로 상기 수성 슬러리의 도입에 앞서 상기 수성 슬러리를 산화하기 위한 제 1 탱크와, 상기 수성 슬러리를 중화하기 위해 상기 제 1 탱크로부터 상기 산화된 수성 슬러리를 수용하기 위한 제 2 탱크를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  57. 제 56 항에 있어서, 상기 수성 슬러리를 산화하기 위한 상기 제 1 탱크는 상기 연마 재료의 입자의 전기 이동 분리를 초래하도록 상기 수성 슬러리에 전위를 인가하기 위한 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  58. 제 56 항에 있어서, 상기 수성 슬러리를 산화하기 위한 상기 제 1 탱크는 상기 수성 슬러리를 0℃와 15℃ 사이의 온도로 냉각하기 위한 수단을 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  59. 제 56 항에 있어서, 상기 슬러리를 진공에 의해 상기 제 2 탱크내로 끌어들이기 위한 수단을 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  60. 제 56 항에 있어서, 상기 제 2 탱크는 상기 수성 슬러리를 0℃와 15℃ 사이의 온도로 냉각하기 위한 수단을 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  61. 제 56 항에 있어서, 비교적 큰 입자를 제거하도록 상기 수성 슬러리를 여과하기 위해 상기 pH 중화된 수성 슬러리를 수용하기 위한 상기 제 2 탱크에 연결된 필터를 또한 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
  62. 제 61 항에 있어서, 상기 필터는 가역 필터를 포함하는 연마 재료의 입자 재생 장치.
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